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碳钢的焊接讲述
能力知识点4 常用碳钢的典型焊接实例 1.低碳钢的典型焊接实例 (1)焊条电弧焊焊接低碳钢实例 某一化工机械制造企业,制造的二氧化硫产品冷凝器,所用材质是20R,板厚是8mm,筒体的纵焊缝是对接接头,开V形坡口,采用焊条电弧焊,焊接工艺见表5-5。 常用金属材料 碳钢的焊接 【学习目标】 本内容主要讲解常用金属材料的焊接工艺等基础知识,要求通过本内容的学习,了解碳钢的焊接特点与焊接工艺。 综合知识 碳素钢的焊接 碳素钢是以Fe为基础,以少量C为合金元素的铁碳合金,可以简称为碳钢。碳钢有不同的分类方法,按含C量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢;按品质分可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素结构钢;按用途可分为结构钢和工具钢;根据某些行业特殊要求及用途,有一些专业用钢,比如:压力容器用碳钢、锅炉用碳钢、船用碳素结构。 碳钢的焊接性主要取决于碳含量。随着碳含量的增加,焊接性逐渐变差。碳钢中的Mn和Si对焊接性也有影响,随着它们含量的增加,焊接性变差,但不及碳作用强烈。把钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量,就叫做碳当量。它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。 这样,就可以把C、Mn和Si对焊接性的影响汇合成一个适用于碳素钢的碳当量 Ceq经验公式: Ceq值增加,产生冷裂纹的敏感性增大,焊接性变差。通常,当Ceq值小于0.4%时,钢材的淬硬倾向不大,焊接性良好,不需预热。Ceq值在0.4%~0.6%之间时,钢材的淬硬倾向大,冷裂纹的敏感性将增大,焊接性一般,焊接时需要采取一些工艺措施,如预热等。Ceq值大于0.6%时,焊接性变得很差。 碳钢中的杂质(如S、P、O、N)和一些微量元素(如Cr、Mo、V、Cu)等对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。实际上,焊接性的好坏不只取决于合金元素的含量,还取决于焊接接头冷却速度。尤其中、高碳钢在某种焊接热循环的作用下,冷却速度较快,碳钢可能在焊缝和热影响区中形成马氏体组织,马氏体量越多,硬度越高,焊接性越差,产生裂纹倾向越大,因此,焊接时控制冷却速度也成为至关重要的问题。 采用预热、控制层间温度和后热,或使用大焊接热输入,都能降低焊接接头冷却速度,从而控制组织和硬度,减小冷裂纹的可能性。 除上述影响碳钢焊接性的诸多因素以外,母材焊前热处理状态对焊接性影响也是碳钢焊接时不容忽视的问题。 能力知识点1 低碳钢的焊接 1.低碳钢的焊接特点 低碳钢碳含量较低,Mn、Si含量又少,所以,通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬火组织。这种钢材的塑性和冲击韧度优良,焊成的接头塑性和冲击韧度也很好,焊接时,一般不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热处理改善组织。可以说,整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施,其焊接性优良。但在少数情况下,低碳钢的焊接性也会不好,焊接时出现困难,例如:低碳钢母材成分不合格,S 、P、O等杂质含量过高,焊接方法选择不当等。 总之,低碳钢是最容易焊接的钢种,但有时也会出现某种问题。许多焊接方法都适用于低碳钢焊接,并能获得良好的焊接接头。目前,焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、电渣焊、气焊、电阻焊等都是焊接低碳钢的成熟焊接方法。 2.焊接方法和焊接材料的选择 (1)焊条电弧焊 焊接低碳钢时大多采用焊条电弧焊,低碳钢选用焊条的主要原则是等强度原则,大多使用E43××系列的焊条,因为低碳钢通常的抗拉强度平均值为417.5MPa,而E43××系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa,在力学性能上正好与之匹配。这一系列焊条有多种型号,商品牌号更多,可根据具体母材、受载情况等加以选用,比较重要的结构或受载情况复杂的结构,尽量选用低氢型焊条,表5-1为几种情况的举例。其他钢材选用焊条请参照JB/T 4709—2007等行业标准或国家标准。 (2)二氧化碳气体保护焊 近年来,二氧化碳气体保护焊用来焊接低碳钢也很普遍。二氧化碳气体保护焊用焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝两大类,低碳钢选用焊丝的主要原则也是等强度原则,举例见表5-1。其他请参照GB/T 8110—1995《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》等国家标准。焊接用的CO2气体纯度应不低于99.5%。 (3)埋弧焊 低碳钢的焊接采用埋弧焊的也很多,尤其是中、厚度钢板。低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A或H08MnA等,它们与高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431或HJ433配合,应用甚广。烧结焊剂应用也日益广泛,有的烧结焊剂附加铁粉,可以在衬垫上单面焊双面成形,焊缝美观,效率甚高。几种低碳钢埋弧焊常用焊接材料的选用举例,见表5-1。 (4)手工T
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